JP2015506873A - Transverse strut and method of forming a lateral strut - Google Patents
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Abstract
管体から横方向ストラットを成形するためのロール成形組立体が提供される。ロール成形組立体は、管体を所定のアニーリング温度に加熱するための誘導加熱器等の加熱器を含む。次に、管体は、管体を横方向ストラットに成形するための複数の成形ホイールを含むロール成形機に送られる。サーボモータは、成形ホイールに作動可能に結合され、ロール成形プロセス中に成形ホイールを半径方向に移動させて断面を長さ方向で変わる横方向ストラットをもたらす。ロール成形プロセスの終了後に横方向ストラットは急冷され、ベース材料に所定の微細構造が付与される。【選択図】 図1A roll forming assembly for forming lateral struts from a tube is provided. The roll forming assembly includes a heater, such as an induction heater, for heating the tube to a predetermined annealing temperature. The tube is then sent to a roll forming machine that includes a plurality of forming wheels for forming the tube into lateral struts. The servo motor is operably coupled to the forming wheel to move the forming wheel radially during the roll forming process, resulting in a lateral strut that changes cross-section in length. After the end of the roll forming process, the lateral struts are quenched to give the base material a predetermined microstructure. [Selection] Figure 1
Description
本発明は、全体的には車両サスペンションに関し、詳細には車両サスペンションのツイストビーム式後輪車軸に関する。 The present invention relates generally to vehicle suspensions, and more particularly to twist beam rear wheel axles for vehicle suspensions.
一般に、自動車用ツイストビーム車軸式サスペンションは、横方向ストラット及び一対のコントロールアームを含み、コントロールアームの各々は車両の車輪の1つに作動的に結合する。作動時、横方向ストラットは、車両の速度下での旋回中に、2本のコントロールアームが垂直方向に相対的に移動する際に捻れることによって車両のサスペンションにロール剛性を与える。これにはコーナリング時の車体のロールを低減する効果がある。 In general, an automotive twist beam axle suspension includes a lateral strut and a pair of control arms, each of which is operatively coupled to one of the vehicle wheels. In operation, the lateral struts impart roll stiffness to the vehicle suspension by twisting as the two control arms move relative to each other in a vertical direction while turning at the vehicle speed. This has the effect of reducing the roll of the vehicle body during cornering.
一般に、横方向ストラットは、車両に対して所定のロール剛性を与えるように成形される。公知の横方向ストラット成形の1つの方法としては、特殊な工具で冷間又は熱間のいずれかで管体を潰圧する方法を挙げることができる。 In general, the lateral struts are shaped to give a predetermined roll stiffness to the vehicle. One known method of transverse strut molding is a method of crushing the tube either cold or hot with a special tool.
しかしながら、横方向ストラットを形成する前記の又は他の公知の方法は、コストが高く、厳しい精度の横方向ストラットを成形することができない。さらに、種々の形状、サイズ、又は寸法を有する横方向ストラットを形成するには種々の潰圧工具を必要とする場合がある。 However, the above or other known methods of forming lateral struts are costly and cannot form severely accurate lateral struts. In addition, different crushing tools may be required to form transverse struts having different shapes, sizes, or dimensions.
本発明の1つの態様は、管体を横方向ストラットに成形するためのロール管体成形組立体を提供する。成形組立体は、管体を所定温度に加熱するための加熱器を含む。また、成形組立体は、管体を変形させるための複数の成形ホイールを含むロール成形機と、ロール成形機の成形ホイールのうちの少なくとも1つに作動可能に結合されたアクチュエータとを含む。アクチュエータは、関連の成形ホイールを半径方向に移動させて、管体を変化する断面を有する横方向ストラットに変形させるように構成される。ロール成形組立体は、アクチュエータの移動の単純な調整によって、異なる長さ、形状、又は寸法を有する横方向ストラットを成形するために使用することができるので好都合である。これにより異なる横方向ストラットを成形する場合に他の公知のプロセスよりも安価でより効率的となる。さらに、ロール成形組立体は、他の公知の成形組立体に比べて厳しい許容誤差の横方向ストラットを形成することができる。 One aspect of the present invention provides a roll tube forming assembly for forming a tube into a lateral strut. The forming assembly includes a heater for heating the tube to a predetermined temperature. The forming assembly also includes a roll forming machine including a plurality of forming wheels for deforming the tube and an actuator operably coupled to at least one of the forming wheels of the roll forming machine. The actuator is configured to move the associated forming wheel radially to deform the tube into a lateral strut having a varying cross-section. A roll forming assembly is advantageous because it can be used to form lateral struts having different lengths, shapes, or dimensions by simple adjustment of actuator movement. This makes it cheaper and more efficient than other known processes when molding different lateral struts. In addition, the roll forming assembly can form lateral tolerance struts with tighter tolerances than other known forming assemblies.
本発明の他の態様によれば、ロール成形組立体は、横方向ストラットをロール成形の後に冷却するための急冷槽をさらに含む。これにより、ロール成形の前に管体を加熱する加熱器と組み合わせて、成形プロセスの間に横方向ストラットを熱処理することができる。従って、何らかの追加の製造構造体又はステップを用いることなく、ロール成形組立体は、僅かな追加コストで成形及び熱処理された横方向ストラットを製作することができる。 In accordance with another aspect of the present invention, the roll forming assembly further includes a quench bath for cooling the lateral struts after roll forming. This allows the transverse struts to be heat treated during the forming process in combination with a heater that heats the tube prior to roll forming. Thus, without using any additional manufacturing structures or steps, the roll forming assembly can produce shaped and heat treated lateral struts at a small additional cost.
本発明のさらに他の態様によれば、アクチュエータは、ボールネジ結合によって1つ又は複数の成形ホイールに作動可能に結合する。これにより、1つ又は複数の成形ホイールの非常に正確な位置制御が可能になる。 According to yet another aspect of the invention, the actuator is operably coupled to one or more formed wheels by ball screw coupling. This allows very precise position control of one or more forming wheels.
本発明の他の態様によれば、管体から横方向ストラットを成形する方法が提供される。本方法は、管体を成形するための複数の成形ホイールを用いて管体をロール成形する段階を含む。本方法は、管体のロール成形段階の間にアクチュエータを用いて成形ホイールのうちの少なくとも1つの位置を半径方向に調整して、管体の長さ方向に沿って断面形状を変化させて長さ方向に沿って外形が変わる横方向ストラットを提供する段階を含む。 In accordance with another aspect of the present invention, a method for forming a lateral strut from a tube is provided. The method includes rolling the tube using a plurality of forming wheels for forming the tube. The method uses an actuator during the roll forming stage of the tube to adjust the position of at least one of the forming wheels in the radial direction and change the cross-sectional shape along the length of the tube to increase the length. Providing a lateral strut that varies in profile along its length.
本発明のさらに他の態様によれば、本方法は、管体のロール成形段階の前に管体を所定温度に加熱する段階と、管体を横方向ストラットにロール成形する段階の後に管体を急冷する段階とを含む。ロール成形の前に管体を加熱することでロール成形プロセスが改善され、急冷により横方向ストラットを僅かなコストで効率的に熱処理できる。これは、横方向ストラットを成形するための他の公知のプロセスよりも効率的であり、横方向ストラットは加熱され、成形プロセスの終了後に急冷される。 According to yet another aspect of the present invention, the method includes the steps of heating the tube to a predetermined temperature prior to the tube roll forming step and after the tube roll forming into the lateral struts. Quenching. Heating the tube prior to roll forming improves the roll forming process and allows rapid cooling to efficiently heat treat the lateral struts at a fraction of the cost. This is more efficient than other known processes for forming transverse struts, which are heated and quenched after the forming process is complete.
本発明の前記及び他の特徴及び利点は添付図面を考慮して以下の詳細な説明を参照することで容易かつ最良に理解できるはずである。 The above and other features and advantages of the present invention should be readily and best understood by referring to the following detailed description in view of the accompanying drawings.
図面を参照すると、複数の図面を通して同じ参照符号は対応する部品を示し、図1には自動車用の例示的な熱間ロール成形プロセスで形成されたツイストビーム車軸組立体20が示されている。例示的なツイストビーム車軸組立体20は、軸線Aに沿って延びる横方向ストラット22と、横方向ストラット22の反対端に取り付けられて長手方向に離間した一対のコントロールアーム24とを含む。好ましくは、各コントロールアーム24は、横方向ストラット22の反対端に溶接され、このツイストビーム車軸組立体20がデザインされた車両のサスペンションシステムの形式に応じて、任意のサイズ及び形状とすることができる。
Referring to the drawings, like numerals indicate corresponding parts throughout the several views, and FIG. 1 shows a twist beam axle assembly 20 formed in an exemplary hot roll forming process for an automobile. The exemplary twist beam axle assembly 20 includes a
図2を参照すると、例示的な横方向ストラット22は、実質的に円筒外形の一対の端部セクション26を有する。また、例示的な横方向ストラット22は、軸方向に延びるポケットを備えた中間セクション28を有し、ポケットにより略U字外形の中間セクション28がもたらされる。中間セクション28とセクション26の間で、例示的な横方向ストラット22は、それぞれ端部セクション26及び中間セクション2の円筒外形とU字外形との間で遷移する一対の遷移セクション30を含む。代替的に、端部セクション26は非円形の形状を有すること、中間セクション28は、C形、V形、又はΩ形等の他の様々な非円形外形を有することができることを理解されたい。横方向ストラット22の中間セクション及び遷移セクション28、30の形状、寸法、及び材料は、車両のサスペンションのロール剛性等の性能特性に影響することを理解されたい。
Referring to FIG. 2, an exemplary
図3を参照すると、熱間管体ロール成形組立体32は、原材料の管体42を横方向ストラット(図2に図示して説明した横方向ストラット22)に成形する方法を概略的に示す。例示的な熱間ロール成形組立体32は、複数の管体駆動機構34、加熱器36、ロール成形機38、及び急冷槽40を含む。例示的な横方向ストラット22は、製作される最終の横方向ストラット22の円筒形端部セクション26と同じ直径の原材料の管体42として始まる。好ましくは、管体42は、鋼、アルミニウム、鉄、マグネシウム等の種々のグレード又は合金といった、1つ又はそれ以上の金属である。しかしながら、管体34は、成形可能材料の何らかの所望のタイプとすることができることを理解されたい。ロール成形プロセス中に、管体42は1つ又は複数の管体駆動機構34によって熱間管体ロール成形組立体32を通って送られる。例示的な実施形態において、熱間管体ロール成形組立体32は、熱間管体ロール成形組立体32の別の構成要素の間に配置された複数の管体駆動機構34を含む。しかしながら、熱間ロール成形組立体は、任意の所望数の管体駆動機構34を含むことができる。図6に示すように、例示的な管体駆動機構34は、管体42を軸方向に付勢するための複数の駆動ローラ35を含む。しかしながら、管体駆動機構34の各々は、管体42を、熱間ロール成形組立体32を通って制御可能に案内するための任意の所望のタイプの機械又はロボットとすることができる。
Referring to FIG. 3, the hot tube
図3に戻ると、熱間管体ロール成形組立体32の作動時に、管体42は、管体駆動機構34によって加熱器36の近くを又はこれを通って送られ、加熱器によって管体42は所定のアニーリング温度に加熱されて、成形を容易にすると共に成形プロセス時の割れを防止するようになっており、このことは以下に詳細に説明する。例示的な実施形態において、加熱器36は、電源44に電気接続された誘導加熱器36である。電源44は、例示的な実施形態ではバッテリとして示される。しかしながら、任意の所望のタイプの電源を使用できることを理解されたい。作動時に、誘導加熱器36は、特に金属及び他の材料を正確な温度に加熱する時に特に効率が良いことが分かっている電磁放射によって管体42を加熱する。しかしながら、成形組立体32において管体42を所定のアニーリング温度に加熱するために任意の所望のタイプの加熱器又は複数の加熱器の組み合わせを用いることができることを理解されたい。
Returning to FIG. 3, upon operation of the hot tube
所定のアニーリング温度に加熱した後、管体駆動機構34の1つが管体42をロール成形機38に送る。図4に最良に示すように、例示的なロール成形機38は、所定のパターンに配置された複数の成形ホイール46、48、50を含む。詳細には、例示的なロール成形機38は、上方成形ホイール46、下方成形ホイール48、及び一対の側方成形ホイール50を有する。成形ホイール46、48、50の各々はフォーク形部材51をまたいでおり、フォーク形部材は、ネジ付きロッドを含むボールネジ53のタイプの結合部によってサーボモータ52に作動的に結合する。しかしながら、成形ホイール46、48、50は、任意の所望のタイプの結合部によってサーボモータ52に結合できることを理解されたい。サーボモータ52は、成形ホイール46、48、50の相互の位置、及び該成形ホイール46、48、50の熱間管体ロール成形組立体32を通って送られる管体42に対する位置を正確に調整するように構成されるコントローラ54と電気通信する。例示的な実施形態において、コントローラ54はディスクトップコンピュータとして示されている。しかしながら、代替的に任意の所望のタイプのコントローラを使用できることを理解されたい。作動時、コントローラ54は、サーボモータ52を作動させて、成形ホイール46、48、50の位置を調整して、これらを管体42に対して押し付けるようになっている。成形ホイール46、48、50の位置を制御するために、制御が容易で迅速かつ正確な移動が可能という理由で電気サーボモータ52が好ましい。しかしながら、流体アクチュエータ又は空気圧アクチュエータ等の任意の所望のタイプのアクチュエータを使用できることを理解されたい。
After heating to a predetermined annealing temperature, one of the
図4を参照すると、例示的な実施形態において、管体42が最初にロール成形機38に挿入される際に、成形ホイール46、48、50は、管体42から半径方向に離間する。次に、管体42は、成形される横方向ストラット22の円筒形端部セクション26の長さに対応した所定の軸方向距離だけ送られる。次に、管体42が軸方向に連続して送られる際に、コントローラ54(図3に示す)は、サーボモータ52を作動させて所定のパターンで成形ホイール46、48、50の各々を移動させるようになっており、成形ホイール46、48、50は、管体42と係合して管体42の材料を塑性変形させて横方向ストラット22に成形する。例えば、図5に示すように、成形ホイール46、48、50が移動して横方向ストラット22に係合しており、下方成形ホイール48は、上方成形ホイール46に向かって上向きに移動して、上方成形ホイール46と下方成形ホイール48との間の距離が短くなり、横方向ストラット22の中間セクション28に前述のU字形の外形をもたらすようになっている。成形ホイール46、48、50の制御された移動により、ロール成形機38は、非常に正確な許容誤差の遷移セクション30及び中間セクション28を形成することができる。例えば、例示的なロール成形機38は、0.1mmの精度寸法の横方向ストラット22を形成できることが分かっている。さらに、コントローラ54は、成形ホイール46、48、50が異なるパターンで移動するようにサーボモータ52を作動させるようにプログラムすることができるので、熱間管体ロール成形組立体32の他の構成要素を少し調整するか又は全く調整することなく、同じ熱間管体ロール成形組立体32上に種々のサイズ及び形状の横方向ストラット22を形成することができる。換言すれば、コントローラ54を再プログラミングすることで、熱間管体ロール成形組立体32を、異なるタイプの車両のサスペンションに最適な横方向ストラット22を形成するために、又は同じ車両サスペンションに異なる性能特性を提供する横方向ストラット22を形成するために用いることができる。所望であれば、熱間管体ロール成形組立体32は2つ以上の成形ホイール46、48、50セットを含むことができることを理解されたい。
Referring to FIG. 4, in the exemplary embodiment, the forming
図3に戻り、例示的な組立体は、ロール成形プロセスの完了後に加熱された横方向ストラット22を急冷するための追加的に急冷槽40を含む。横方向ストラット22の全体を同時に急冷すること、又は横方向ストラット22に可変性の材料特性を与えるために横方向ストラット22の特定部分だけを急冷することができる。好ましくは、急冷槽40内の流体は水であるが、所望の種類の流体を使用できることを理解されたい。横方向ストラット22の急冷により、材料特性を制御することができ、さらに横方向ストラット22に耐酸化性をもたらすことができる。従って、管体42を横方向ストラット22に成形することに加えて、熱間管体ロール成形組立体32は、僅かな追加コストで横方向ストラット22の材料を熱処理する。このことは別個の熱処理を必要としないので好都合である。
Returning to FIG. 3, the exemplary assembly includes an additional quench bath 40 for quenching the heated lateral struts 22 after completion of the roll forming process. The entire
図4及び5を再度参照すると、ロール成形機38の成形ホイール46、48、50の各々は、横方向ストラット22のそれぞれの表面を成形するための特定の外形を有する。例えば、例示的な実施形態において、上方成形ホイール46は略凹形状であり、下方成形ホイール48は略凸形状であり、側方成形ホイール50の各々は裁頭円錐形状である。しかしながら、ことを理解されたい。成形ホイール46、48、50は、形の異なる横方向ストラット22を形成するために広範な他の形状とすることができる。また、成形ホイール46、48、50は、形の異なる横方向ストラットを形成するために取り外して交換することができる。さらに、例示的なロール成形機38は4つのホイール46、48、50を備えるが、ロール成形機38は所望の数の成形ホイールを備えることができることを理解されたい。
Referring again to FIGS. 4 and 5, each of the forming
本発明の他の態様は、ツイストビーム車軸組立体20のための横方向ストラット22を管体42から成形する方法である。本方法の例示的な実施形態は、管体42を成形するための複数の成形ホイール46、48、50を用いて管体42をロール成形するステップを含む。ロール成形ステップの間に、本方法は、成形ホイール46、48、50のうちの少なくとも1つの位置を半径方向に連続的に調整して、管体42の断面形状を変更して、長さ方向に変化する外形を有する横方向ストラット22を形成する。好ましくは、成形ホイール46、48、50のうちの少なくとも1つは、他の成形ホイール46、48、50から所定距離だけ離れた第1の位置から、他の成形ホイール46、48、50からより短い距離だけ離れた第2の位置に調整され、横方向ストラット22にポケットを形成するようになっている。1つ又は複数の成形ホイール46、48、50の調整は、例えば、アクチュエータと成形ホイール46、48、50との間のボールネジ結合部を介することができる。成形ホイール46、48、50は同じ形状とすること又は異なる形状とすることができ、好ましくは、成形ホイールのうちの少なくとも1つは非円筒形である。好ましくは、ロール成形ステップは、略円筒形状の一対の端部セクション26と、各端部セクション26の間に配置されポケットを備えた中間セクション28とを有する横方向ストラット22を形成する。
Another aspect of the present invention is a method of forming a
本方法は、管体42のロール成形ステップの前に管体42を加熱するステップをさらに含み、また横方向ストラット22の一部を急冷して横方向ストラット22の材料に所望の微細構造を与えるステップを含むことができる。管体42の加熱は、例えば、誘導加熱器36を用いて行うことができる。 The method further includes heating the tube 42 prior to the roll forming step of the tube 42 and also quenching a portion of the lateral struts 22 to provide the desired microstructure to the material of the lateral struts 22. Steps may be included. The tube body 42 can be heated using, for example, an induction heater 36.
明らかに、本発明では前記の教示に照らして多くの変更例及び変形例が可能であり、請求項の範囲にある限りは記載されたものとは異なるやり方で実施することができる。 Obviously, many modifications and variations of the present invention are possible in light of the above teachings, and may be practiced otherwise than as described as long as the claims are directed.
20 ツイストビーム車軸組立体
22 横方向ストラット
24 コントロールアーム
26 端部セクション
28 中間セクション
30 遷移セクション
20 Twist
Claims (15)
前記管体を所定温度に加熱するための加熱器と、
前記管体を変形させるための複数の成形ホイールを含むロール成形機と、
前記ロール成形機の前記成形ホイールのうちの少なくとも1つに作動可能に結合され、前記管体を変化する断面を有する横方向ストラットに変形させるように構成されたアクチュエータと、
を備えるロール成形組立体。 A roll forming assembly for forming a tube into a lateral strut,
A heater for heating the tube to a predetermined temperature;
A roll forming machine including a plurality of forming wheels for deforming the tubular body;
An actuator operably coupled to at least one of the forming wheels of the roll forming machine and configured to deform the tubular body into a transverse strut having a varying cross-section;
A roll forming assembly comprising:
前記管体を成形するための複数の成形ホイールを用いて前記管体をロール成形する段階と、
前記管体のロール成形段階の間にアクチュエータを用いて前記成形ホイールのうちの少なくとも1つの位置を半径方向に調整して、前記管体の長さ方向に沿って断面形状を変化させて長さ方向に沿って外形が変わる横方向ストラットを提供する段階と、
を含む方法。 A method of forming lateral struts from a tube,
Roll forming the tube using a plurality of forming wheels for forming the tube;
During the roll forming step of the tubular body, an actuator is used to adjust the position of at least one of the forming wheels in the radial direction to change the cross-sectional shape along the longitudinal direction of the tubular body. Providing a lateral strut whose outer shape changes along the direction;
Including methods.
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